Teor a cuantica de campos y relatividad general€¦ · Teor a cuantica de campos y relatividad...
11
Teor´ ıa cu´ antica de campos y relatividad general J. Fernando Barbero G. Instituto de Estructura de la Materia, CSIC. XIII Curso de iniciaci´ on a la investigaci´ on, 17 de marzo de 2016. J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 1 / 10
Transcript of Teor a cuantica de campos y relatividad general€¦ · Teor a cuantica de campos y relatividad...
Teorıa cuantica de campos y relatividad general
J. Fernando Barbero G.Instituto de Estructura de la Materia, CSIC.
XIII Curso de iniciacion a la investigacion, 17 de marzo de 2016.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 1 / 10
Mecanica Cuantica
El mundo fısico a escalas microscopicas viene de-scrito por la Mecanica cuantica, que explica en-tre otras cosas:
La estabilidad de los atomos.El enlace quımico.Estructura y comportamiento de los solidos.Propiedades de la radiacion.
La fısica de los nucleos atomicos.La fısica de las partıculas fundamentales.
Es uno de los pilares de la ciencia y de la tecnologıamodernas.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 2 / 10
Teorıa de campos
Muchos sistemas son continuos, es decir, tieneninfinitos grados de libertad fısicos.
Los objetos matematicos que se usan paradescribir los grados de libertad son funcionesdefinidas en el espacio-tiempo.Un ejemplo clasico e importante: el elec-tromagnetismo.Otros ejemplos importantes: medioselasticos y fluidos.
Hay teorıas de campos relativistas (EM).Otro ejemplo importante: la gravitacion.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 3 / 10
Gravitacion relativista
La relatividad general es la teorıa rela-tivista de la gravitacion.
Generaliza la gravitacion newtoniana.Explica la gravedad como un efectogeometrico (curvatura del espacio-tiempo).
La geometrıa del espacio-tiempo es unobjeto fısico dinamico.Sus propiedades vienen fijadas por elcontenido del materia y energıa.Es relativista pero no en el mismo sen-tido que la relatividad especial.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 4 / 10
Relatividad general: aplicaciones
Astrofısica
Objetos compactos y relativistas.Estrellas de neutronesAgujeros negros.Lentes gravitatorias.Ondas gravitatorias.
Cosmologıa
Estrucutra del universo.Geometrıa del universo.Origen y futuro.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 5 / 10
Interacciones fundamentales y TCC
Algunas de las interacciones fundamen-tales de la naturaleza estan descritas porteorıas cuanticas de campos relativistas(Modelo Estandar).
La teorıa cuantica de campos es lamecanica cuantica de los sistemas con in-finitos grados de libertad fısicos.
Las interacciones fundamentales: lainteraccion electrodebil y la inter-accion fuerte estan descritas porteorıas cuanticas de campos relativis-tas (QED, WSM, QCD).
Otras teorıas cuanticas de campos sonmuy importantes para la fısica de lamateria condensada.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 6 / 10
Gravedad cuantica
Si la gravedad es una interaccion fundamen-tal ¿Cual es su descripcion cuantica?¿Que informacion nos darıa una descripcionası
Singularidades clasicas.Big Bang.Agujeros negros:
1 entropıa.2 radiacion de Hawking.
Geometrıa cuantica
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 7 / 10
Gravedad cuantica y teorıas de cuerdas
Las teorıas de cuerdas contienen en su es-pectro (g.d.l.) partıculas de masa nula yhelicidad 2 (gravitones), aparte de otrasmuchas cosas...
En la medida en la que admitan una de-scripcion cuantica consistente son teorıasde gravedad cuantica (y otras muchascosas...)
Presentan problemas conceptuales difıciles(landscape, interpretaciones antropicas,...)
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 8 / 10
Gravedad cuantica y teorıas de cuerdas
Las teorıas de cuerdas contienen en su es-pectro (g.d.l.) partıculas de masa nula yhelicidad 2 (gravitones), aparte de otrasmuchas cosas...
En la medida en la que admitan una de-scripcion cuantica consistente son teorıasde gravedad cuantica (y otras muchascosas...)
Presentan problemas conceptuales difıciles(landscape, interpretaciones antropicas,...)
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 8 / 10
TCC’s de la gravedad
Descripciones mas parecidas a las de lasotras interacciones fundamentales.
Un problema tecnico importante: ausenciade background.
Distintos enfoques:
1 Asymptotic safety (Weinberg,Reuter,...).
2 Triangulaciones dinamicas causales(CDT, Loll, Ambjørn,...).
3 Conjuntos causales (CS, Sorkin,...).
4 Gravedad cuantica de lazos (LQG,Ashtekar, Rovelli, Smolin,...). En laactualidad hay varios subcampos:formalismo canonico, spin-foams ycosmologıa cuantica de lazos (LQC).
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 9 / 10
Gravedad cuantica de lazos
Descripcion similar a la del resto de lasinteracciones fundamentales (teorıasde Yang-Mills).
No perturbativa.
Basada en el formalismo Hamilto-niano.
Geometrıa cuantica.
Aplicaciones interesantes:
1 Cosmologıa cuantica.
2 Agujeros negros.
J. Fernando Barbero G. (IEM-CSIC) QFT&QG Madrid, 17/03/2016 10 / 10
